Post on 02-Mar-2018
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
1/95
11/09/20
EVALUASI STABILITASBENDUNGAN (STATIK &
PSEUDOSTATIK)
SEPTEMBER 2015
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
2/95
11/09/20
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
3/95
11/09/20
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
4/95
11/09/20
I PENDAHULUAN
II.DATA GEOTEKNIK &PARAMETER DESAIN
III.ANALISA STABILITASLERENG STATIK (TANPA GEMPA)
IV.ANALISA STABILITASLERENG PSEUDOSTATIK
DENGAN GEMPA
V.ANALISA STABILITAS LERENGDINAMIK DENGAN GEMPA
I.PENDAHULUANSecara Geologis : perpot.2 jalur gempa (Lingkar
Pasifik) & Lintas Asia
Bendungan : Irigasi,Pengairan,Pengendalianbanjir,Pembangkit Tenaga Listrik,Penyediaan Air Baku,Pariwisata.
Bendungan Urugan : rentan terhadap Gempa bumi.
Diperlukan desain Bendungan Statik & Dinamik
Pertimbangan aspek aspek desain,pelaksanaan,operasi,pemeliharaan,resikokeruntuhan akibat gempa,banjir,dan longsoran.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
5/95
11/09/20
II.DATA GEOTEKNIK & PARAMETER DESAIN
A. Data Geoteknik
a. Evaluasi Data Investigasi :
Pengumpulan data dasar dan pengujian (kaliberasi) data
terkumpul.
Investigasi
-Pemetaan topografi dan geologi permukaan
-Penyelidikan bahan bangunan :
. Persyaratan kepadatan & kuat geser tanah
. Persyaratan rembesan,gradasi butir & permeabilitas
. Persyaratan penurunan atau deformasi
b. Penentuan Penampang Geoteknik yang tepat.
Penampang dibuat di sepanjang as longsoran ataupenampang lain yang dikehendaki.
b. Penentuan Penampang Geoteknik yangtepat (lanjutan).
Pada penampang geoteknik diperlihatkanurutan lapisan tanah dan batuan,sifat fisik danteknik dari lapisan tanah dan batuan.
Penampang geoteknik dapat diperoleh dengancara korelasi lapisan dari beberapa titik-titikbor yg sangat ditentukan oleh kondisi geologisetempat, jarak titik penyelidikan, metodepenyelidikan,cara dan kecermatan pelaksanapenyelidikan.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
6/95
11/09/20
B. Parameter Tanah Desain
Bergantung pada beberapa kondisi Bendungan yaitua.Kondisi masa Konstruksi
b.Kondisi Aliran Langgeng
c.Kondisi Operasional
d.Kondisi Darurat
Penentuan parameter desain bergantung pada pemilihan
metoda yang akan digunakan (ada 2 metode).
a.Metode tegangan Efektifb.Metode tegangan total
B. Parameter Tanah Desain (lanjutan)
Parameter tanah desain yang diperlukan :
Berat volume tanah n
Berat volume jenuh sat (fondasi dan tubuh
bendungan)
Kuat geser tubuh dan fondasi bendungan :
sudut geser dalam ( dan ), kohesi (c dan c)
Koefisien permeabilitas k
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
7/95
11/09/20
B. Parameter Tanah Desain (lanjutan)
1. Metode kuat geser efektifAnalisa dengan metode kuat geser efektifmemperhitungkan perubahan tekanan air pori selamakonstruksi yang merupakan fungsi dari waktu.
Material tubuh bendungan atau fondasi dapatmenimbulkan peningkatan tekanan air pori berlebihselama penimbunan.
2. Metode kuat geser total
Analisis dengan metode kuat geser total tidakmemperhitungkan tekanan air pori dalam uji
laboratorium yang mendekati kondisi di lapangan.Kuat geser total yang digunakan dalam analisis harusberada dalam rentang tegangan normal yang sesuaidengan di lapangan.
Sumber dan Data Kuat Geser
1) Hampir semua jenis tanah material bahanurugan dapat digunakan, kecuali tanah yangmengandung zat organik atau zat yang mudahlarut.
2) Umumnya bahan dibedakan dalam 3 jenis,yaitu batu, pasir kerikilan dan tanah
lempungan (kedap air).
3) Konstruksi bendungan disesuaikan dengankarakteristik bahan yang terpilih, kondisilapangan (topografi, geologi dan meteorologi),dan pola pelaksanaan, serta peralatan yangdigunakan.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
8/95
11/09/20
4) Pengujian lapangan dan laboratorium dilakukan untuk
memperoleh parameter kuat geser yang diperlukan
dalam analisis stabilitas bendungan.
5) Uji kuat geser di lapangan dapat dilakukan terhadap
material fondasi dan tubuh bendungan dengan uji geser
baling. Tujuannya adalah untuk mengukur langsung kuat
geser tanpa drainase (undrained) dari tanah lempung
lunak yang jenuh air.
Sumber dan Data Kuat Geser (lanjutan)
Uji kuat geser di laboratorium dilakukan terhadap contohtanah tak terganggu dan yang terganggu dari materialfondasi dan tubuh bendungan.
Penentuan parameter kuat geser merupakan bagian
terpenting dan tersulit dari analisis stabilitas. Kesulitanitu antara lain dalam memperoleh contoh uji yang dapatmewakili, menjaga contoh uji agar tetap tak terganggu,sesuai kondisi pembebanan di lapangan, danmenghindari kesalahan pengujian.
Sumber dan Data Kuat Geser (lanjutan)
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
9/95
11/09/20
Kuat Geser pada Stabilitas Lereng
Berat volume tanah n dan sat (fondasi dan tubuh bendungan) Kuat geser tubuh dan fondasi bendungan dan , c dan c
Tegangan total : Tegangan efektif :
= c + tan () ---------(1) = c + (-u) tan () ..(2)
= kuat geser = kuat geser efekti
= tegangan total = tegangan total
c = kohesi total u = tekanan air pori
= sudut geser dalam total = sudut geser dalam efektif
= n h
Uji Triaksial UU
tekanan pori yang terjadi waktu penggeseran
sangat cepat
Uji tak terkonsolidasi & tak terdrainase (UU)
analisis dalam istilah total diperoleh cu and u
Tidak diukur
tak diketahui
= 0; i.e., selubung keruntuhan
mendekati horisontal bila jenuh
Gunakan cu and u untuk menganalisissituasi tak terdrainase (mis. kestabilan jangkapendek, pembebanan cepat )
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
10/95
11/09/20
Uji Triaksial CU
tekanan pori terjadi waktu penggeseran
lebih cepat dari CD (cara yang diinginkan untuk
memperoleh c and )
Uji Terkonsolidasi Tak terdrainase (CU)
menghasilkan c and
Diukur
Uji Triaksial CD
Tidak ada tekanan pori ekses waktu pengujian
Uji Terkonsolidasi Terdrainase (CD)
menghasilkan c and
Dapat beberapa hari!
Tidak praktis
Gunakan c dan untuk analisis kondisi drainasepenuh (e.g., kestabilan jangka panjang,pembebanan sangat lambat)
,
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
11/95
11/09/20
HASIL PENGUJIAN TRIAKSIAL UU DAN CU
HASIL PENGUJIAN TRIAKSIAL CU LINGKARAN MOHR DAN P-Q
DIAGRAM
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
12/95
11/09/20
Kriteria Keruntuhan Mohr-Coulomb
tan cf
c
KohesiSudut geser
fadalah tegangan geser maksimum yang dapat ditahan oleh
tanah tanpa keruntahan dengan tegangan normal sebesar .
f
C.KONDISI PEMBEBANAN & FAKTORKEAMANAN
Kondisi Selesai Pembangunan (udik & hilir)
Kondisi Aliran Langgeng (udik & hilir)
Kondisi Pengoperasian waduk saat surut
cepat (udik) Kondisi darurat karena pembuntuan filter
(hilir) dan kondisi darurat karena kebutuhandarurat.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
13/95
11/09/20
1 12 3
4
1 = Urugan batu 2 = Inti kedap air
3 = Urugan transisi 4 = Fondasi
3
UdikHilirBidang Longsor
Kondisi Selesai Pembangunan
No Kondisi Kuat
geser
Tek air pori FK
tanpa
gempa
FK dg
gempa
1. Selesai pembangunan
1. Jadwal pembangunan
2. Hub.tek air pori dan wkt
Lereng udik / hilir
Koef.gempa 50% kond.tanpa
kerusakan
1. Efektif Perhit tek air pori dari
urugan dan pondasi
dihitung mggunakan
data lab dan penga-
wasan instrumen
1,30 1,20
Sama, tapi tanpa
instrumen
1,40 1,20
Hanya pd urugan
tanpa data lab. dan
dg/tanpa pengawasan
instrumen
1,30 1,20
2. Total Tanpa instrumen 1,30 1,20
FK minimum kondisi selesai
pembangunan
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
14/95
11/09/20
1 12 3
4
1 = Urugan batu 2 = Inti kedap air
3 = Urugan transisi 4 = Fondasi
Muka airnormal
Muka airmaksimum
Hilir
Garis freatik
Kondisi Aliran Langgeng
27
No. Kondisi Kuat
geser
Tek air pori FK
tanpa
gempa
FK dg
gempa
2. Aliran langgeng.
1. Elev M.A. Normal
sebelah udik
2. Elev M.A. Min di hilir
Lereng udik dan hilir
Gempa K= 100% tanpakerusakan
1. Efektif Dari analisis
rembesan
1,50 1,30
3. Pengoperasian waduk
1. Elev MA.maks di udik
2. Elev MA. Min di hilir
1. Efektif Surut cepat dari
El. MA normal sp
MA minimum
1,30 1,10
Surut cepat dari
MA maks sp MA
minimum
1,30 -
FK minimum kondisi aliran langgeng
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
15/95
11/09/20
1 12 3
4
1 = Urugan batu 2 = Inti kedap air
3 = Urugan transisi 4 = Fondasi
Muka airnormal
Muka airmaksimum
Hilir
Kondisi Pengoperasian Surut Cepat
29
1 12 3
4
1 = Urugan batu 2 = Inti kedap air
3 = Urugan transisi 4 = Fondasi
Muka airnormal
Muka airmaksimum
Hilir
Garis freatik
Kondisi Darurat Pembuntuan Filter
30
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
16/95
11/09/20
1 12 3
4
1 = Urugan batu 2 = Inti kedap air
3 = Urugan transisi 4 = Fondasi
Muka airnormal
Muka airmaksimum
Hilir
Air waduk
diturunkan
Kondisi Darurat Masalah Keamanan
31
FK minimum kondisi darurat
No Kondisi Kuatgeser
Tek air pori FKtanpa
gempa
FK dggempa
4. Kondisi darurat:
1. Pembuntuan
sistem drainase
2. Surut cepat krn
penggunaan air
berlebihan
3. Surut cepat
keperluan darurat
1. Efektif Surut cepat dr
El. ma. maks
sp El. Teren-
dah bangunanpengeluaran
1,20 -
32
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
17/95
11/09/20
Penyebab Ketidakstabilan Lereng
FK =
< 1, longsor
> 1, stabil
m
Faktor Luarm meningkat
FK menurun
1. Tegangan horisontal turun :- erosi kaki lereng, - galian, - pembongkaran sheet pile, dll.
2. Tegangan vertikal meningkat :
- air hujan tertahan, - timbunan, - berat bangunan
3. Tegangan siklik :
- gaya gempa, - gaya vibrasi mesin
Faktor Dalam
(s) menurun
FK menurun
1. Kondisi awal :- mat lunak akibat perubahan kadar air
- struktur geologi & geometri2. Proses pelapukan :
- hidrasi & absorbsi mineral lempung
- retakan & susutan lempung, - erosi buluh, dispersif3. Perubahan tekanan air pori dan perubahan volume :
- keadaan jenuh, - muka air tanah naik
4. Perubahan sistem pembebanan :
- tegangan pada lempung OC dan HOC
III. Analisis Stabilitas Lereng Statik
1. Tegangan efektifmenggunakan c dan daripengujian Triaksial CU.
Nilai tekanan air pori ditentukan dari air freatik yanggayanya bekerja tegak lurus bidang longsor denganarah menuju titik pusat lingkaran kelongsoran.
Analisis tegangan efektifini digunakan pada kondisi :
- jangka panjang (steady seepage) atau draw
down, tekanan air pori dihitung dari air freatis.
- untuk tanah lempungan yang kompresibel, dimana
selama pembebanan terjadi proses disipasi
tekanan air pori (drainasi).
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
18/95
11/09/20
Analisis Stabilitas Lereng Statik (lanjutan)
2. Tegangan total menggunakan c hasil pengujianundrained di laboratorium dimana ~ 0
Cara ini digunakan pada kondisi:
- pada tanah norm al ly con sol idated clay(tanah
terkonsolidasi normal) yang disipasi tekanan air
porinya kecil.
- timbunan yang dilaksanakan dengan cepat tanpa
memperhitungkan disipasi tekanan air pori.
Metode Analisis Stabilitas LerengBendungan (secara umum).
Analisa Stabilitas Lereng dapat dibedakan atas :
1.Metode Keseimbangan Batas ( LimitEquilibrium Method)
2.Metode Analisa Batas (Limit Analysis Method)3.Metode Elemen Hingga (Finite Elemen Method)
1 aman ; atau
S , aman
S < , tidak stabil
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
19/95
11/09/20
1.Analisis Stabilitas Cara Keseimbangan Batas
Adalah cara analisis yang paling praktisdalam desain Bendungan.Beberapa cara yang sering digunakan dapatdiperiksa pada tabel.Hasil analisis biasanya dinyatakan dalam faktorkeamanan (FK), yang dinyatakan sbb:
FK = S / = kuat geser tanah / tegangangeser yang trejadi.
dengan: FK = S /
1 aman ; atau
S , aman
S < , tidak stabil
BIDANG LONGSOR MELALUI KAKI, LERENG DAN FONDASI
POSISI BIDANG LONGSOR
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
20/95
11/09/20
BEBERAPA JENIS BIDANG LONGSOR NON-SIRKULAR
LINGKARAN KELONGSORAN KRITIS
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
21/95
11/09/20
FORMULASI MATEMATIK STABILITAS
LERENG
Digunakan 3 cara,yaitu :
a) Cara Fellenius
b) Modified Bishop 1, dengan bidang longsoranberupa lingkaran.
c) Modified Bishop 2, dengan bidang longsoranberupa baji (wedge).
41
BEBERAPA METODA PERHITUNGAN
1. Fellenius- Gaya-gaya yang bekerja di antara setiap irisan diabaikan
- Gaya normal pada dasar irisan diperoleh dengan memproyeksikan semua gaya tegak lurus
terhadap dasar irisan
- FK yang diperoleh bisa underestimate
- Kurang teliti untuk bidang kelongsoran dalam dengn tekanan air pori tinggi (on the safe side)
- Gaya-gaya normal efektif pada beberapa irisan besarnya dapat menjadi negatif
- Perhitungan cukup sederhana dan hanya untuk bidang longsor berbentuk busur lingkaran
- Hanya memadai untuk tanah atau batuan lunak
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
22/95
11/09/20
Lanjutan ..
2. Simplified Bishop
- Gaya-gaya yang bekerja di antara setiap irisan diabaikan- Gaya normal pada dasar irisan diperoleh dengan memproyeksikan semua gaya pada irisan
secara vertikal
- FK cukup teliti dan hanya berlaku untuk bidang longsor berbentuk busur
- Perlu prosedur iteratif, namun konvergensi cepat tercapai
- Kurang teliti, bila bagian bidang longsor mempunyai kemiringan yang curam dekat kaki
- Memadai untuk tanah dan batuan lunak
Cara Fellenius
44
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
23/95
11/09/20
Segmen h (m) b (m) (0) (kN/m3) W =hb Wcos Wsin u l ul Wcos-ul
1
2
3
4
5
6
78
. .
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
24/95
11/09/20
Gbr 3 Contoh perhit.
stabilitas lereng
metode Fellenius)
Tabel 3 Contoh
analisis stabilitas
setiap segmen
metode Fellenius)
Gambar 1 Contoh Perhitungan Stabilitas Lereng Bishop)
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
25/95
11/09/20
Tabel 1 Daftar Isian Perhitungan Stabilitas Lereng Bishop)
KETELITIAN
FELLENIUS & BISHOP
Dari Rumus : S = c + ( cos2 u) tan
Untuk tekanan air pori (u) dan sudut yang besarakan memberikan hasil yang tidak masuk akal
Ketidak telitian juga akibat u yang diproyeksikanke arah sb y dan (-u) yang diproyeksikan tegaklurus bidang longsor
Sedangkan Bishop memproyeksikan gaya-gayayang bekerja pada irisan secara vertical, jadi tidakterpengaruh
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
26/95
11/09/20
Lanjutan
3. Janbu- Perlu asumsi terhadap gaya-gaya interslices
- Perlu proses iterasi sampai konvergensi tercapai
- Cocok untuk bidang longsor berbentuk sebarang (bukan busur lingkaran)
- Cocok untuk analisis tegangan total dan efektif untuk tanah atau batuan
Lanjutan
4. Morgenstern & Price
- Cara ini sekaligus cara keseimbangan antara gaya-gaya dan momen yang bekerja
dengan
memperhitungkan gaya-gaya yang bekerja antara irisan (interslices)
- Inklinasi gaya samping dianggap berbeda-beda secara linier untuk setiap irisan
- Sesuai dengan bidang longsor bukan busur lingkaran
- Sesuai untuk tanah dan batuan, untuk tegangan-tegangan total dan efektif
- Perlu pengalaman dalam mengasumsi fungsi gaya-gaya samping
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
27/95
11/09/20
Lanjutan .
5. Spencer
- Gaya-gaya antar irisan dianggap paralel
- Berdasarkan keseimbangan gaya-gaya dan momen; cara ini cukup teliti
- Sesuai untuk bidang longsor berbentuk busur atau non-busur; perlu bantuan komputer
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
28/95
11/09/20
Lanjutan
6. Cara Wedge/blok- Sesuai untuk bidang longsor bukan busur (biplanar atau triplanar)
- Cocok untuk batuan atau tanah dengan profil tertentu
- Perlu perhatian terhadap penentuan inklinasi gaya-gaya
antar wedge/blok, terutama pada bidang longsor dalam
dengan tekanan air pori yang tinggi
Metode Analisis Stabilitas KeseimbanganBatas
Metode Karakteristik Program
Bishop termodifikasi (1955) Hanya bidang runtuh lingkaran , memenuhi
keseimbangan momen, tidak memenuhi
keseimbangan gaya-gaya horisonal dan
vertikal
Mstabl , Mstab,
Slope-w, Stabl-g ,
SB-slope, Stablgm
Force equilibrium (Lowe dan
Karafiat, USA US Corps of
Engineers 1970)
Segala bentuk bidang runtuh , tidak
memenuhi keseimbangan momen , memenuhi
keseimbangan gaya-gaya horisontal dan
vertikal
Utexas2, Utexas3,
Slope-w
Janbus Generalized Procedure
(Janbu 1968)
Segala bentuk bidang runtuh, memenuhi
segala kondisi keseimbangan, lokasi gaya
samping dapat di variasi.
Stabl-g
Morgenstern dan Price (1965) Segala bentuk bidang runtuh, memenuhi
segala kondisi keseimbangan, lokasi gaya
samping dapat di variasi
Slope-w
Spencers (1967) Segala bentuk bidang runtuh, memenuhi
segala kondisi keseimbangan, lokasi gaya
samping dapat di variasi
Mstab , Slope-w, Sb-
slope, Sstab2
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
29/95
11/09/20
KUAT GESER FONDASI DAN BAHANNo. Bahan Total Metode Uji Efektif Metode Uji
1 Fondasi Tanah
Lunak
OCR=1-3
u dan
cu
Lapangan sondir,
SPT, geser baling
Lab. Triaxial UU
Kondisi normal =
, c Lab.TCU/CD
Fondasi Keras u dan cu Lapangan SPT,
Sondir,
pressuremeter
Lab Triaxial UU
Kondisi normal = , c
Bidang perlapisan,
bidang longsoran, sesar,
bid pelapukanr, cr
Lab.TCU/CD
Lab. Triaxial
CU/CD atau
direct shear
CD
2. Urugan inti
kedap airu dan cu Lab. Triaxial UU Kondisi normal = , c Lab.TCU/CD
Urugan pasir
kerikil
u dan cu Lab Triaxial
/Direct shear UU
Kondisi normal = , c Lab.TCU/CD
Atau directshear CD
Urugan Batu u dan cu Lab Triaxial
/Direct shear UU
Kondisi normal = , c Lab.TCU/CD
Atau direct
shear CD
PERHITUNGAN TEKANAN PORINo. Metode Prosedur Kegunaan Keterangan
1 Garis freatik Casagrande. Pavlosky,
Cedergen
Estimasi tekanan pori
untuk kondisi aliran
langgeng dan surut
cepat .
Standar : Metode analisis dan
cara pengontrolan rembesan air
untuk bendungan tipe urugan
2 Grafis dengan
jaring alir
Cedergen. Estimasi tekanan pori
untuk kondisi aliran
langgeng dan surut
cepat .
Standar : Metode analisis dan
cara pengontrolan rembesan air
untuk bendungan tipe urugan
3 Model analog
(ERNA)
Media dimodelkan
menggunakan resistor. Adakesamaan antara aliran listrik
dan aliran air. Pengaruh
anisotropi bisa dilakuakn
Estimasi tekanan pori
untuk kondisi aliranlanggeng dan surut
cepat .
Periksa Najoan (1986) , Peralatan
Electrical Resistant NetworkAnalog Puslitbang Air 128/BA-
22/1986
4 Numerik Elemen hingga Estimasi tekanan pori
pada setiap bagian pada
bendungan waktu
pembangunan, aliran
langgeng dan surut
cepat
Program Sigma ; Plaxis
5 Hilf Menggunakan hasil uji
konsolidasi
Estimasi tek. Pori waktu
konstruksi
Bharat Singh , Earth and Rockfill
Dams (1976)
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
30/95
11/09/20
2.Analisis Tegangan dan Regangan Dengan
Metode Elemen Hingga
No. Program Kemampuan Keterangan
1 Plaxis 7.2. Menghitung tegangan dan
regangan baik waktu
pembangunan maupun waktu
terjadi aliran langgeng , untuk
menilai apakah bendungan stabil
atau tidak dari kontour
/max < 1
(stabil)
Rembesan dapat
dilakukan dalam
program
2 Sigma-w Sama dengan 1., hasil analisis
dapat dipakai oleh Slope-w untuk
analisis stabilitas
Rembesan
dilakukan dengan
Seep-w
Kondisi Drawdown
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
31/95
11/09/20
Kriteria Faktor Keamanan Minimum
Hal-hal yg perlu dipertimbangkan :
Kondisi desain selama analisis dan risiko keruntuhan;
Tingkat ketelitian parameter kuat geser (shearstrength) dan prediksi tekanan air pori;
Struktur tubuh bendungan;
Investigasi di lapangan;
Kompatibilitas tegangan-regangan dari materialfondasi dan tubuh bendungan;
Kualitas pengawasan konstruksi;
Tinggi bendungan; Penilaian berdasarkan pengalaman di masa laluterhadap bendungan tipe urugan.
Aspek keamanan Ketidakstabilan akibat penurunan kekuatan geser
material urugan atau material fondasi, yangdisebabkan oleh peningkatan tekanan air porisehingga mengakibatkan terjadinya proses likuifaksi.
Ketidakstabilan akibat deformasi yang berlebihanberupa longsoran lereng secara rotasi dan planar,perosokan, retakan pada bendungan, yang
disebabkan oleh peningkatan tegangan geser akibatbeban gempa.
Ketidakstabilan akibat gelombang tinggi pengaruhgempa yang dapat menyebabkan terjadinyapelimpahan melewati tubuh bendungan.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
32/95
11/09/20
Pencegahan kerusakan bendungan
Tinggi jagaan didesain cukup untuk mentolerir
penurunan berlebihan. Zona transisi dibuat cukup lebar dari material
nonkohesif, unt. mencegah retakan berkembang.
Drainase tegak dibuat di bagian tengah (inti) bend.
Zona drainase dibuat cukup lebar, untukmencegah air rembesan mengalir melalui bagianyang retak.
Zona inti dibuat cukup lebar dari material yangcukup plastis supaya tidak mudah retak.
Gradasi filter yang baik dibuat di sebelah udik danhilir zona inti, untuk menghambat retakan.
Pencegahan Kerusakan Bendungan(lanjutan).
Jagaan/freeboard cukup supaya tidak terjadiovertopping.
Pelebaran dibuat di bagian inti bendungan padabidang kontak di tumpuan (abutment).
Kestabilan lereng hulu dan hilir waduk dibuat untukmencegah longsoran lereng.
Kualitas bahan urugan batu yang baik, agar bersifatfree drain. Menggali material fondasi yang berpotensi
menimbulkan permasalahan di kemudian hari(misalnya lanau pasiran dan pasir lepas yangberpotensi mengalami likuifaksi).
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
33/95
11/09/20
PERBAIKAN LONGSORAN BENDUNGAN CIPANCUH,INDRAMAYU, JAWA BARAT
LOKASI BENDUNGAN CIPANCUH
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
34/95
11/09/20
KRONOLOGIS LONGSORAN
Bendungan Cipancuh dibangun dengan kontruksi urugan tanahhomogin oleh Pemerintah Kolonial Belanda tahun 1927, tinggimaksimum 7,60 m dengan panjang 3.300 m, kapasitas tampung sekitar8 juta m3.
Pada bulan Februari 2009 telah terjadi kelongsoran lereng hilirbendungan, setelah terjadi hujan cukup lebat.
Desain perbaikan dengan bronjong dan dolken pi ledisiapkan olehBBWS Citarum sendiri.
Pada bulan Juni 2009, BBWS Citarum, meminta bantuan PuslitbangSDA untuk melakukan kunjungan lapangan dan advis teknik mengenaipelaksanaan perbaikan yang sedang dilakukan (progress sekitar 70%).
Tanggal 5 Juni Tim Puslitbang I, advis teknik berangkat ke lapangan.
Tanggal 10 Januari 2010, terjadi pergerakan pada lokasi yang longsor.
Tanggal 18 Januari 2010, Tim Puslitbang II berangkat ke site.
Tanggal 19 Januari 2010, Tim Gabungan berangkat ke site.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
35/95
11/09/20
DESAIN PERBAIKAN AWAL (DARURAT)
Kondisi bendungan, saat kunjungan Tim I lapangan 5 Juni 2009
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
36/95
11/09/20
Asumsi tipe longsoran
Hasil back analisis longsoran, Perbaikan I
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
37/95
11/09/20
Hasil analisis konstruksi yang lagi dilaksanakan TA 2009
FK = 1,27 dengan bronjong tanpa secure
grid
FK = 1,69 dengan bronjong dgn. secure grid
HASIL KUNJUNGAN TIM GABUNGAN
(longsoran ke dua kali)
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
38/95
11/09/20
Kunjungan tgl. 29 Januari 2010, oleh :
1) Komisi Keamanan Bendungan
2) Balai Bendungan3) Balai Besar Wilayah Sungai Citarum
4) Pusat Litbang SDA
5) PJT II
Tujuan : memberikan rekomendasi mengenai cara
penanggulangan darurat kelongsoran bendungan
Cipancuh.
Kondisi bendungan pada tanggal 18 Januari 2010
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
39/95
11/09/20
KONDISI BENDUNGAN YANG LONGSOR, 29 Januari 2010
sembulanAliran air
Ujung bawah bronjong
Mahkota longsoran
Kondisi bronjong di lereng hilir/kaki bendungan
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
40/95
11/09/20
Kondisi perbaikan lereng dengan bronjong (kondisibaik) di sebelah daerah yang longsor
Lereng hilir yang longsor di sebelah perbaikan bronjong. Tampak
pengambilan air dgn pipa PVC langsung dari waduk
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
41/95
11/09/20
Kondisi spillway
Kondisi sungai di hilir spillway
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
42/95
11/09/20
REKOMENDASI TIM GAB (RAPAT DI LAPANGAN)
Jangka Pendek (Darurat)
- Dipasang cerucuk dari dolken kayu diameter 10-15 cm, sedalamminimal 4 m, dari kaki bendungan sampai batas sembulan dihilirnya, spasi cerucuk 1,0 m.
- Menambah pemberat dengan batu curah di atas bagian yangtelah dicerucuk, sementara sampai level bagian bawah bronjong;ketebalan akan dihitung kemudian.
- Mengembalikan timbunan yang turun ke level semula(mengembalikan freeboard)
- Air waduk harus diturunkan secepatnya, bila perlu memotongmercu spillway, dengan memperhatikan potensi banjir di hilirsungainya.
- Perbaikan pintu intake.
- Perbaikan bangunan Cipoleti pada saluran irigasi
Lanjutan rekomendasi..
Jangka Panjang (Permanen)1) Kondisi bendungan di bagian lainnya harus diperiksa kembali
stabilitasnya, berdasarkan hasil penyelidikan.
2) Melakukan kajian secara komprehensif, antara lain :
- Manfaat waduk dan kebutuhan airnya selain irigasi
- Kapasitas spillway dengan kondisi hidrologi terkini dan resiko dihilir
serta dengan mempertimbangkan kapasitas sungai
pembuangnya.- Sedimentasi
- O&P
- Dll.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
43/95
11/09/20
PERBAIKAN DARURAT
ANALISA DAN EVALUASI
LONGSORAN
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
44/95
11/09/20
Mekanisme dan tipe longsoran (Rotasi kombinasi translasi)
Tahapan evaluasi dan analisis:
1) Melakukan back analysis terhadap terjadinya longsoran
(rotasi kombinasi translasi), dengan cara coba-coba guna
memperoleh kuat geser residual (Cr = 0, dan r 0).
2) Melakukan klarifikasi kuat geser residual yang diperoleh
dari hasil back analysis dengan hasil pengujian
laboratorium menggunakan reversal direct shear test.
3) Menggunakan parameter kuat geser tersebut di atasterhadap perhitungan stabilitas lereng, untuk menentukan
desain perbaikannya.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
45/95
11/09/20
Back AnalysisBack analisis dilakukan dengan memasukkan parameter Cr =
0 dan r secara coba-coba. Hasilnya diperoleh sudut geser
dalam residual (r) = 12,5.
Dari hasil pengujian laboratorium menggunakan reversal
direct shear (PT. Jasapatria Gunatama, 2009), diperoleh Cr =
0 dan r = 12,4, 13,8 dan 16,1 ( 3 contoh pengujian).Untuk perhitungan selanjutnya digunakan Cr = 0 dan r =12,5
0.971
Jarak (m)
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
Tinggi(m)
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
46/95
11/09/20
Kriteria FK minimum kondisi aliran langgeng
No. Kondisi Kuat geser Tekanan pori FK tanpa
gempa
FK dengan
gempa
2. Aliran langgeng.1. Elev. M.A normal
sebelah udik
2. Elev M.A minimum di
hilir
Lereng udik dan hilir
Gempa K= 100% tanpa
kerusakan
1. Efektif Dari analisisrembesan. 1.50 1.30
3. Pengoperasian waduk
1. Elev. MA.maksimum di
udik
2. Elev. MA. Minimum dihilir
1. Efektif Surut cepat dari
el. MA normal
sampai MA
minimum
1.30 1.10
Surut cepat dari
MA maksimum
sampai MA
minimum
1.30 -
Parameter tanah
Lapisansat
(kN/m2)c
(kPa)
(derajat)
Timbunan
(Back Analysis)17 0 12,5
Batu Lempung 19 19,50 19,8
Batu Pasir 19 0 35
Bronjong 22 0 45
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
47/95
11/09/20
Perbaikan dengan counterweight
Jarak (m)
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
Tinggi(m)
-1
1
3
5
7
9
1113
15
17
1.118
Jarak (m)
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
Tinggi(m)
-20
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Kondisi steady seepage, dengan counterweight, tanpa gempa, FK = 1,118
Counterweight ditinggikan 2 m
1.118
Jarak (m)
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
Tinggi(m)
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Kondisi steady seepage counterweight ditambah 2 m, tanpa gempa, FK = 1,118
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
48/95
11/09/20
Perbaikan dengan cerucuk dan counterweight (darurat)
1.428
Jarak (m)
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
Tinggi(m)
-2
0
2
4
6
8
1012
14
16
18
0.647
Jarak (m)
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
Tinggi(m)
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Kondisi steady seepage, tanpa gempa, FK = 1,428
Kondisi steady seepage, dgn.gempa, Kh=0,13., FK = 0,647
Usulan perbaikan (permanen) dengan counterweight, cerucuk dan
borepile 50 cm, 2 row, jarak 2,0 m2.753
Jarak (m)
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
Tinggi(m)
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
1.004
Jarak (m)
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
Tinggi(m)
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Kondisi steady seepage, tanpa gempa, FK = 2,753
Kondisi steady seepage, dgn. gempa, Kh = 0,13, FK = 1,004
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
49/95
11/09/20
Prinsip penanganan longsoran:
Untuk tipe longsoran yang didominasi translasi,penambahan beban kontra (counterweight) kurang
efisien, prinsip penanganan longsoran translasi :
1) Bila timbunan mencapai tinggi kritis, penambahan beban
tidak akan efektif.
2) Posisi muka air tanah (grs freatik) mempunyai pengaruh
cukup siknifikan; bila muka air tersebut dapat diturunkan
secara siknifikan, FK akan meningkat siknifikan.
3) Membuat konstruksi penahan di daerah kaki bendungan,
misalnya dengan bored p i les.
4) Dll
Usulan untuk perbaikan permanen
:1) Melakukan penelitian di lapangan, antara lain :
- Mencari sumber aliran air di hilir kaki bendungan yang
longsor.
- Meneliti lapisan tanah fondasi untuk memperoleh
geometri longsoran yang akurat dengan melakukan
penyondiran minimal 4 titik melintang bagian yang
longsor.
- Mengukur pisometer yang ada untuk memperoleh garis
freatik.
2) Melakukan analisis perbaikan (dimensi dan spasi bored piles
atau cara lain) , berdasarkan data tambahan.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
50/95
11/09/20
KESIMPULAN
1) Perbaikan darurat dengan cerucuk dan counterweight telahdiputuskan dalam rapat gabungan.
2) Melakukan observasi terhadap tipe longsoran, gunamenentukan tipe longsoran (mahkota longsoran dansembulannya), sebaiknya dilakukan saat terjadi longsoran.Bila terlalu lama, apalagi sudah dilakukan perubahan, sangatsulit untuk menentukan dimana posisi mahkota dansembulannya, sehingga mengakibatkan salahnya asumsi tipelongsoran yang terjadi.
3) Untuk longsoran yang didominasi translasi, penambahanbeban kontra kurang efektif. Lebih baik membuat konstruksipenahan, mis. bored piles atau menurunkan muka air freatisatau kombinasi keduanya.
4) Untuk perbaikan permanen, analisis harus didukung oleh
data yang lebih akurat, antara lain perlapisan tanah, sumberaliran air di hilir kaki bendungan, dll. dalam rangka membuatmodel geometri dan parameter yang diperlukan..
IV. Analisis Stabilitas Lereng AkibatGempa
4.1 PENDAHULUAN
4.2 EVALUASI PENENTUAN BEBAN GEMPA
4.3 KRITERIA ANALISA STABILITAS
4.4 PENENTUAN INTENSITAS DESAIN GEMPA
4.5 METODE ANALISA STABILITASBENDUNGAN
4.5.1. PSEUDOSTATIK
4.5.2. DINAMIK
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
51/95
11/09/20
4.1 PENDAHULUAN
A. Kerusakan akibat gempa bumi :
a) Kerusakan Primer
b) Kerusakan Sekunder
Hal hal penting yang harus diperhatikan dalamdesain
A.KERUSAKAN AKIBAT GEMPA BUMI
a) Kerusakan Primer
Tingkat kerusakan karena goncangan kuat
bergantung pada intensitas, frekuensi, dan
magnitudo gempa, mekanisme sumber
gempa, lokasi proyek dari sumber gempa(seperti jarak, azimuth), dan struktur
bangunannya sendiri (misalnya perioda
alami).
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
52/95
11/09/20
KERUSAKAN AKIBAT GEMPA BUMI(lanjutan)
Kerusakan Primer
Kerusakan karena keruntuhan sesar
bergantung pada amplitudo, penyebaran
dalam ruang, dan arah pergeseran sesar
vertikal atau lateral. Kerusakan langsung
pada bendungan dan lereng alami,
umumnya disebabkan oleh gaya inersia
akibat goncangan permukaan tanah dan
peralihan tetap tanah akibat sesar.
b) Kerusakan Sekunder
Bangunan yang mengalami kerusakan
sekunder, disebabkan oleh gaya inersia
karena goncangan permukaan tanah dan
peralihan tetap tanah akibat sesar(misalnya longsoran yang meruntuhkan
jembatan atau viaduk).
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
53/95
11/09/20
Kerusakan Sekunder
Goncangan kuat pada tanah (misalnyapasir jenuh), dapat menyebabkan
penurunan kuat geser tanah atau
kekakuan, sehingga terjadi penurunan
atau penyebaran lateral fondasi dan
keruntuhan bendungan urugan tanah.
Oleh karena itu, kerusakan sekunder pada
sistem infrastruktur perlu dipertimbangkan.
Kerusakan Sekunder
Likuifaksi (Hilangnya kekuatan geser pada
pasir lepas jenuh)
Sumber kerusakan sekunder lainnya
akibat gempa meliputi limpahan bahankimiawi, kerusakan saluran air kotor, dan
kehilangan persediaan air minum.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
54/95
11/09/20
Gedung miring (tilting) akibat likuifaksi tanah gempa Niigata
(Jepang) tahun 1964
Gempa Bhuj tanggal 26 Januari 2001 di Gujarat, India
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
55/95
11/09/20
B. Hal penting yang harus diperhatikan
dalam desain bendungan urugan
Fondasi harus digali sampai lapisan sangatpadat atau batuan dasar, atau semua bahanfondasi yang bersifat lepas harus dipadatkanatau diganti dengan bahan yang dipadatkansecara baik agar terhindar dari penurunan kuatgeser akibat likuifaksi.
Penggunaan bahan timbunan yang berpotensimeningkatkan tekanan air pori pada waktuterjadi gempa kuat harus dihindari.
Hal penting yang harus diperhatikan
dalam desain bendungan urugan
Semua zona dari bendungan urugan harusdipadatkan dengan baik, untuk mencegahterjadinya penurunan berlebihan saat terjadigempa bumi.
Semua bendungan urugan terutama uruganhomogen, harus mempunyai zona drainaseinternal untuk memotong aliran air lewatretakan melintang bendungan yang terjadiakibat gempa dan menjaga agar zona-zonalereng di sebelah hilir tetap tidak jenuh air.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
56/95
11/09/20
Pada fondasi batuan yang mengandung banyakrekahan harus dilengkapi dengan filter untukmencegah erosi buluh (piping) masuk kedalamfondasi.
Filter dan zona drainase harus cukup lebar danmemadai, sesuai RSNI T-01-2002.
Zona transisi bagian udik dan atau bagian hilir harusbersifat mudah memperbaiki diri dan dengan gradasiyang memadai, agar terhindar dari retakanberlanjutnya melewati inti.
Hal penting yang harus diperhatikan
dalam desain bendungan urugan
Tinggi jagaan harus cukup tinggi, untukmencegah terjadinya limpasan air waduk lewattubuh bendungan, akibat penurunan tubuhbendungan pada waktu terjadi gempa bumi,
dan gelombang air tinggi yang timbul karenalongsoran pada kolam waduk.
Puncak bendungan harus dibuat lebih lebardari kondisi normal untuk memperpanjanglintasan rembesan air, apabila terjadi retakanmelintang akibat gempa bumi.
Hal penting yang harus diperhatikandalam desain bendungan urugan
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
57/95
11/09/20
4.2 Evaluasi penentuan beban gempa
Beban gempa untuk desain bendungan baruatau evaluasi keamanan bendungan dan waduk
yang sudah ada (existing dam and reservoir),
diperoleh dari gempa desain maksimum(MDE=Maximum Design Earthquake), gempadasar operasi (OBE=Operating BaseEarthquake) dan kadang-kadang gempaimbas (RIE=Reservoir Induced Earthquake).
Suatu bendungan dapat dievaluasi terhadapsatu atau beberapa beban gempa tergantungpada kondisinya.
Evaluasi penentuan beban gempa(lanjutan)
Pada kasus gempa bolehjadi maksimumpenentu (CMCE=Controlling Maximum CredibleEarthquake); bila terjadi kerusakan padabendungan yang cukup besar, bendungan harustetap dalam batasan keamanan yang dapatditoleransi dan tidak terjadi bencana banjiratau limpasan (over topping).
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
58/95
11/09/20
BEBAN GEMPA DALAM PENYIAPAN DESAIN
BENDUNGAN
- Gempa Dasar Operasi (Operating Basis Earthquacke = OBE):yaitu tingkat gempa yang menimbulkan goncangan tanah (ground motion) padalokasi bendungan dengan kemungkinan 50% tidak terlampaui selama 100 tahun.Berdasar definisi tersebut, kemudian OBE ditetapkan secara probabilistik(berdasar periode ulang 50~100 tahun tergantung kelas risiko bendungan. Padagempa OBE bendungan tidak boleh mengalami kerusakan.
- Gempa desain maksimum (Maximum Design Earthquacke = MDE):yaitu tingkat gempa yang menimbulkan goncangan terbesar dilokasi bendunganyang akan dipakai untuk penyiapan desain. Periode ulang gempa MDE berkisar1000 ~10.000 tahun. Pada gempa MDE bendungan hanya boleh mengalamisedikit kerusakan (small damage), untuk bendungan urugan haya bolehmengalami penurunan kurang dari tinggi jagaan (dihitung dari m.a. normal).
- Gempa imbas waduk (Reservoir Induce Earthquacke = RIE);yaitu gempa bumi yang terjadi akibat pengisian waduk yang mengakibatkantingkat goncangan permukaan maksimum di lokasi bendungan. Gempa RIEhanya diperhitungkan bagi bendungan yang memiliki tinggi>100 m atautampungan>500.000m3.
Faktor-faktor yang diperlukan untuk evaluasikeamanan bendungan tahan terhadap bebangempa, antara lain:
Tingkat bencana gempa di lokasi bendungan;
Tipe bendungan;
Kebutuhan fungsional; Tingkat risiko bendungan dan waduk yang telah
selesai;
Konsekuensi perkiraan risiko.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
59/95
11/09/20
Pengaruh kondisi lokal berasal dari kondisi topografidan geologi Faktor utama yang dipertimbangkan dalam
persyaratan parameter gempa adalah:
klasifikasi tempat (aluvium atau batuan);
parameter fisik (physical properties) dan
ketebalan lapisan fondasi;
pengaruh dekatnya jarak terhadap sesar
(near field effects);
jarak dari daerah pelepasan energi; pemilihan magnitudo untuk desain.
Pengaruh tingkat kerusakan
Klasifikasi tingkat kerusakan dapat dibuat
berdasarkan percepatan gempa maksimum
(PGA=Peak Ground Acceleration) yang mungkin
terjadi pada MDE. Penentuan ini dapatdilakukan dengan menggunakan peta zonagempa. pada lokasi dengan material fondasi
yang baik (batuan).Pada lokasi dengan material fondasi lanau
pasiran lunak atau pasir lepas dengan
kepadatan relatif rendah yang berpotensi
mengalami likuifaksi harus diterapkan lebih
berhati-hati.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
60/95
11/09/20
Tabel 3.1 Tingkat kerusakan menurut besarnyapercepatan gempa maksimum pada MDE
Percepatan gempa maksimum (PGA=ad)(Peak Ground Acceleration)
Klasifikasi TingkatKerusakan
PGA < 0,1 g I (rendah)
0,10 PGA < 0,25g II ( moderat)
PGA 0,25gTidak terdapat sesar aktif dalam jarak 10 km dari
lokasi
III (tinggi)
PGA 0,25gSesar aktif lebih dekat dari 10 km dari lokasi
IV (ekstrim)
Klasifikasi kelas risiko
Angka bobot dalam kurung
Faktor Risiko (FR) Ekstrim Tinggi Moderat Rendah
Kapasitas (106m3)
(FRk)
>100
(6)
100-1,25
(4)
1,00-0,125
(2)
< 0,125
(0)
Tinggi (m)
(FRt)
> 45
(6)
45-30
(4)
30-15
(2)
< 15
(0)
Kebutuhan
evakuasi
(jumlah orang) (FRe)
> 1000
(12)
1000-100
(8)
100-1
(4)
0
(0)
Tingkat kerusakan
hilir (FRh)
Sangat
tinggi
(12)
Tinggi
(10)
Agak
ting
gi
(8)
Moderat
(4)
Tidak ada
(0)
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
61/95
11/09/20
Kriteria beban gempa untuk desain bendungan
Faktor risiko total Kelas risiko
(0-6) I (Rendah)
(7-18) II (Moderat)
(19-30) III (Tinggi)
(31-36) IV (Ekstrim)
Kriteria beban gempa untuk desainbendungan
Kelas risikodengan masa
guna
Persyaratan tanpakerusakan
Persyaratan diperkenankan adakerusakan tanpa keruntuhan
T
(tahun)
Metoda
Analisis
T
(tahun)
Metoda
Analisis
IV
N=50-100
100 200
ad 0,1 g
Koef
Gempa
10.000
(MDE)
Koef.gempa atau dinamik
IIIN=50-100
50 100ad 0,1 g
KoefGempa
5000(MDE)
Koef. gempa atau dinamik
II
N=50-100
50-100
ad 0,1 g
Koef
Gempa
3000
(MDE)
Koef. gempa atau dinamik
I
N=50-100
50-100
ad 0,1 g
Koef
Gempa
1000
(MDE)
Koef. gempa atau dinamik
Catatan :
1) Untuk bendungan besar dengan kondisi geologi setempat yang khusus, maka Peta Zona Gempa dalam
bab IV tidak bisa digunakan, dan perlu dilakukan studi gempa tersendiri.
2) Analisis dinamik dapat dilakukan dengan analisis ragam sambutan gempa atau sejarah waktu
percepatan gempa.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
62/95
11/09/20
Persyaratan tanpa kerusakan denganperioda ulang T ditentukan (OBE), bebangempa dapat diperoleh dari peta zona gempa
.
Analisis dilakukan dengan cara koefisiengempa. Kestabilan bendungan harus lebihtinggi dari faktor keamanan minimum yang
disyaratkan dan bendungan tidak mengalami
kerusakan yang serius.
4.3 Kriteria Analisis Stabilitas Lereng
Persyaratan dengan diperkenankan ada kerusakantanpa terjadi keruntuhan dengan periode ulang Tditentukan untuk kelas I, II, III, dan IV, percepatangempa maksimum di permukaan tanah dapatdiperoleh dari peta zona gempa.
Analisis dilakukan dengan cara dinamikmenggunakan ragam sambutan gempa atau sejarahwaktu percepatan gempa. Bendungan harus mampumenahan gempa desain MDEtanpa keruntuhan ataudiperkenankan ada kerusakan dengan alihan tetaptidak melampaui 50 % dari tinggi jagaan.
4.3 Kriteria Analisis Stabilitas Lereng(lanjutan)
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
63/95
11/09/20
Analisis Stabilitas Bangunan Pengairan Lainnya
No. Jenis Bangunan Kelas Risiko
dg Masaguna
Periode Ulang
T (tahun)
Metoda Analisis
1 Bangunan Pengairan
Permanen seperti:
Bangunan sadap;
Bangunan silang; tanggul penutup; tanggul banjir;
tembok penahan;
lain-lain.
V
N=20-50
20-50 Ba
2 Bangunan Pengairan
Semi Permanen:
VI - Tidak perlu
dianalisis
Catatan :
Ba = Untuk bangunan pengairan dengan H 15m, analisis dilakukan dengan metoda koefisien gempa
dengan persamaan (7) dan (8). Bila H > 15m analisis harus menggunakan kelas risiko IV pada Tabel
3.3.
4.4 Penentuan Intensitas Desain GoncanganGempa Permukaan
Intensitas goncangan pada lokasi tertentu dapat
dievaluasi dengan tiga cara berbeda, yaitu:
1.analisis bahaya gempa deterministik;
2.analisis bahaya gempa probabilistik;3.pendekatan dengan peta zona gempa Indonesia.
Tujuannya untuk menghitung parameter goncangan
gempa di permukaan tanah untuk berbagai perioda
ulang.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
64/95
11/09/20
1.Pendekatan deterministik
Analisis bahaya gempa deterministik (DeterministicSeismic Hazard Analysis = DSHA) digunakan jikaakan memperhitungkan skenario gempa untukmengevaluasi magnitudo dari parameter goncangangempa (umumnya percepatan puncak di permukaantanah dan respons spektrum percepatan) di suatulokasi terhadap pengaruh semua sumber gempaaktif yang dekat dengan Bendungan dan berpotensimenimbulkan goncangan kuat di permukaan tanah.
Analisis tidak hanya dilakukan untuk satu sumbergempa, tetapi dilakukan juga untuk beberapa sumbergempa dengan magnitudo, intensitas dan jarak yangberlainan. Hasil yang memberikan tingkat kerusakantertinggi, akan digunakan sebagai parameter desain.
Pendekatan deterministik (lanjutan)
Intensitas goncangan gempa di permukaantanah yang disebabkan oleh sesar aktif (atausumber gempa lainnya) dievaluasi denganmenggunakan grafik hubungan atenuasi ataufungsi atenuasi.
Fungsi-fungsi atenuasi hasil penelitian (padaberbagai jenis sesar, jenis tanah atau batuan)untuk gempa-gempa di Indonesia belum ada,sehingga perlu diambil dari basis data yangdiperoleh dalam literatur (USA dan Jepang).
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
65/95
11/09/20
2.Pendekatan probabilistik
Analisis bahaya gempa dengan
pendekatan probabilistik (Probabilistic
Seismic Hazard Analysis = PSHA),
digunakan jika akan mempertimbangkan
ketidakpastian jarak dan waktu kejadian
gempa dan jika sumber gempa jauh dari
lokasi bendungan.
3.Pendekatan dengan peta zona gempaIndonesia
Peta zona gempa untuk Indonesia
dikembangkan sesuai dengan prosedur yang
dijelaskan di atas dengan cara pendekatan
probabilistik.
Peta percepatan gempa bolehjadi untuk perioda
ulang 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000, 5000 dan10000 tahun, yang kemudian digabungkan
menjadi satu peta zona gempa, dapat
digunakan untuk memprediksi percepatan
gempa untuk perioda ulang tertentu.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
66/95
11/09/20
Gambar 4.1 Peta zona gempa Indonesia dengan menggunakan persamaan atenuasi Fukushima &
Tanaka, 1990 (Najoan, 2004)
4.5 .METODE ANALISIS STABILITASBENDUNGAN URUGAN AKIBAT BEBANGEMPA
Pendekatan analisis stabilitas akibat gempa inimenggunakan cara
1.Analisis keseimbangan batas pseudo-
statik (Cara koefisien gempa)
2.Analisa Dinamik
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
67/95
11/09/20
Ragam percepatan gempa desain
Dalam analisis stabilitas bendungan urugan
akibat beban gempa pada umumnya digunakan
data ragam percepatan gempa desain, yang
diperoleh dari hasil pencatatan akselerograf.
Data ragam percepatan gempa desain perlu
diubah terlebih dahulu menjadi ragam
percepatan gempa penormalan dengan cara
membagi nilai ragam percepatan gempa padasetiap perioda percepatan gempa maksimum
yang tercatat.
Ragam percepatan gempa penormalan dibagi dalam 4kelompok (sesuai dengan penggolongan dalam Tabel4.2), yang setiap kelompoknya mempunyai satu ragampercepatan gempa penormalan dengan koefisienredaman D = 5 % (lihat Gambar 4.2, 4.3, 4.4, dan 4.5).
Ragam percepatan gempa penormalan dengan D 5%,dikoreksi dengan menggunakan persamaan berikut:
San = Sa5 x Cn .. (4.6)
San : ragam percepatan gempa penormalan untuk D 5% (-),
Sa5 : ragam percepatan gempa penormalan untuk D = 5% (-),
Cn : koefisien koreksi untuk D 5% (-), dengan menggunakan
Gambar 4.6.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
68/95
11/09/20
Gambar 4.2 Ragam percepatan gempa penormalan untuk fondasi batuan(Ts 0,25 detik)
Gambar 4.3 Ragam percepatan gempa penormalan untuk fondasidilluvium, (0,25
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
69/95
11/09/20
Gambar 4.4 Ragam percepatan gempa penormalan untuk fondasialluvium , (0,50 0,75 detik)
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
70/95
11/09/20
Gambar 4.6 Faktor koreksi Cn untuk menentukan ragam percepatangempa penormalam dengan D tidak sama dengan 5%
4.5.1.Analisis Dengan Cara Koef Gempa
(Pseudostat ic Analyses)
Analisis gempa untuk desain bendungandan bangunan pelengkapnya yang tahanbeban gempa dapat dilakukan dengancara koefisien gempa, menggunakan cara
probabilistik. Pada dasarnya, analisis keseimbangan
batas pseudo-statik dapat dilakukanmenggunakan analisis tegangan total atautegangan efektif.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
71/95
11/09/20
4.5.1.Analisis Dengan Cara Koef Gempa
(Pseudostat ic Analyses) lanjutan..
Dalam analisis keseimbangan batas pseudo-statik,
koefisien gempa digunakan untuk mewakili
pengaruh gaya-gaya inersia akibat gempa
terhadap massa yang berpotensi runtuh.
Faktor keamanan izin yang berkaitan dengan
koefisien gempa menggambarkan perilaku
lereng bendungan yang dianalisis, apakah akan
mengalami alihan (deformasi) atau tidak akibat
gempa desain.
Cara koefisien gempa
Percepatan gempa dari dasar sampai puncak Bendungan dianggap sama.
Kurang tepat,karena Bendungan tipe Urugan bersifat lebihfleksibel,sehingga percepatan Gempa membesar di Puncak.
Koefisien Gempa digunakan untuk mewakili pengaruh gaya2 inersiaakibat gempa terfadap masa yang berpotensi runtuh.
FK ijin yang berkaitan dengan koefisien Gempa menggambarkan perilakulereng Bendungan yang dianalisis apakah akan mengalami alihan(deformasi) atau tidak akibat Gempa desain.
Goncangan Gempa diganti dengan percepatan horizontal yang konstan =K x g dimana K= koefisien gempa dan g= percepatan Gravitasi
Dengan anggapan percepatan langgeng ini menimbulkan gaya inersiaKx W melalui pusat Gravitasi dari massa yang berpotensi runtuh,dengan
W adalah berat massa yang berpotensi runtuh (gambar 6.2)
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
72/95
11/09/20
Cara koefisien gempa
Cara ini dilakukan dengan menghitung koef gempa dan gaya-gaya
vibrasi yang bekerja sebagai gaya statik mendatar, seperti persamaanberikut :F = K W .............. (6.1)
Kh = ........................(6.2)
K = 1 x Kh ........................(6.3)
dimana:F : gaya gempa mendatar (kN);W : berat (ton);Kh : koef gempa dasar yang tergantung periode ulang T;ad : percepatan gempa terkoreksi oleh pengaruh jenis tanah (gal);
1 : koreksi pengaruh free field, untuk bendungantipe urugan =0,7; untuk bendungan beton dan pasangan batu =1;
K : koefisien gempa terkoreksi untuk analisis stabilitas;g : gravitasi (= 980 cm/det2).
g
ad
Koefisien gempa termodifikasi
Koefisien gempa desain pada tubuh bendungan yangmerupakan fungsi dari kedalaman, dapat dihitung denganpersamaan:
Ko = 2 x Kh . (6.4)
dimana:
Ko : koefisien gempa desain terkoreksi di permukaan tanah;
2 : koreksi pengaruh jenis struktur, untuk bend. tipe urugan =0,5;Kh : koefisien gempa dasar yang tergantung periode ulang T.
Koefisien gempa pada kedalaman Y dari puncak bendunganberbeda-beda. Untuk analisis stabilitas, peninjauan dilakukan padaY = 0,25 H; 0.50 H; 0,75 H dan H (H adalah tinggi bendungan)dengan menggunakan Kh pada perioda ulang sesuai denganpersyaratan.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
73/95
11/09/20
Untuk 0 < Y/H 0,4 :K = Ko x {2,5 1,85 x (Y/h)} ........... (6.5)
Untuk 0,4 < Y/H 1,0 :K = Ko x { 2,0 0,60 x (Y/h)} ........... (6.6)
Peninjauan dilakukan pada y = 0,25 h; 0,50 h; 0,75 h dan h, denganmenggunakan kh pada periode ulang sesuai yang disyaratkan. Koefisiengempa rata-rata ks pada y yang berbeda-beda, seperti dijelaskan padapersamaan-persamaan tersebut di atas.
max = percepatan gempa maks di puncak dg. metode Seed-Martin
Y = kedalaman bidang gelincir dari puncak
H = tinggi bendungan
Kmax = percepatan gempa maks. yang bekerja pada titik pusat bid.
gelincir diperoleh dari grafik Gambar 7.1
Ky = diperoleh dengan melakukan analisis stabilitas dengan
menvariasikan Kh, sehingga diperoleh suatu grafik hubungan
antara FK dengan Kh , i pada FK = 1 diperoleh Kh yang samadengan Ky .
Ky > Kmax , tidak ada deformasi permanen.
Ky < Kmax , ada deformasi permanen
U = deformasi permanen dari grafik pada Gambar 7.2
T0 = periode predoman atau periode mode 1
g = gravitasi.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
74/95
11/09/20
Analisis stabilitas pseudostatik termodifikasi dptdilakukan dengan Plaxis atau software lain, lalu
dicari Ky dengan faktor keamanan = 1 daribendungan untuk setiap kondisi.
Lanjutkan dengan analisis dinamik denganperiode ulang gempa 5.000 tahun atau 10.000tahun (tergantung tingkat resiko)
Hasil perhitungan selengkapnya dapat diperoleh
stabilitas lereng dan deformasi sertaperbandingan dengan tinggi jagaan bendunganakibat pengaruh gempa.
Hasil analisis stabilitas pengaruh gempa kondisi steady seepageBendungan Darma
Bagian
Bendungan
Fk tanpa
gempaKy
T = 100 thn T = 5000 thn
K
(100 thn)
FK
(FK izin = 1,2)
K
(5000 thn)
FK
FK izin = 1
1. Udik (U/S)
a) Y/H = 1 4,411 0,41 0,125 2,730 0,217 1,647
b) Y/H = 0,75 2,637 0,33 0,138 1,662 0,240 1,245
c) Y/H = 0,5 2,071 0,285 0,151 1,388 0,264 1,068
d) Y/H = 0,25 2,019 0,26 0,181 1,242 0,316 0910
2. Hilir (D/S)
a) Y/H = 1 1,332 0,130 0,125 1,013 0,217 0,790
b) Y/H = 0,75 1,461 0,183 0,138 1,092 0,240 0,894
c) Y/H = 0,5 1,580 0,230 0,151 1,180 0,264 0,964
d) Y/H = 0,25 2,174 0,380 0,181 1,460 0,316 1,135
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
75/95
11/09/20
2.020
BENDUNGAN DARMA
longsoran up-stream Y/H = 0,25
AIR
AIR
TIMBUNAN TANAH TIMBUNAN BATU
RANDOMPONDASI
PANJANG (M)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TINGGI(M)
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
Hasil analisis stabilitas statik lereng hulu kondisi steady seepageBendungan Darma
0.666
BENDUNGAN DARMAlongsoran down-stream Y/H = 0,75
AIR
AIR
TIMBUNAN TANAH TIMBUNAN BATU
RANDOMPONDASI
PANJANG (M)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TINGGI(M)
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
Hasil analisis stabilitas statik lereng hilir kondisi steady seepageBendungan Darma
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
76/95
11/09/20
Lereng upstream Y/H=0,25
Y/H=0.75
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
Beban gempa
Fk
Lereng downstream Y/H=0,75
4.5.2 ANALISIS STABILITAS DINAMIKBENDUNGAN
Analisis dengan cara dinamik dapat dilakukandengan dua cara perhitungan, yaitu:
1. Analisis deformasi permanen caraMakdisi & Seed
2. Analisis dinamik dengan respons dinamik.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
77/95
11/09/20
PENENTUAN PARAMETER DINAMIK TANAH
DAN BATUAN
Dalam pelaksanaan analisis respons dinamik akibat
gaya-gaya gempa bumi pada perlapisan tanah dan
tubuh bendungan, diperlukan 2 parameter utama yaitu:
aselerogram desain di permukaan batuan dasardengan metode superposisi dan metode stokastik;
parameter dinamik dari material perlapisan tanah
dan tubuh bendungan.
PENENTUAN PARAMETER DINAMIK TANAHDAN BATUAN
Dalam hal ini, metode penentuan parameterdinamik yang dibutuhkan untuk analisis responsdinamik, diperhitungkan akibat gaya-gayagempa bumi, fondasi mesin dan angin,gelombang air dan gaya kejut lainnya.
Dua parameter dinamik tersebut adalah modulusgeser (G) dan rasio redaman (D). Besarnyamodulus geser maupun rasio redaman,tergantung pada regangan geser, .
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
78/95
11/09/20
PENENTUAN PARAMETER DINAMIK TANAHDAN BATUAN (lanjutan)
Modulus geser dapat diperoleh baik dari
hasil uji lapangan maupun dari uji
laboratorium. Sedangkan rasio redaman
hanya dapat diperoleh dari hasil uji
laboratorium.
Parameter dinamik tanah yaitu
modulus geser,
rasio redaman
hubungan antara G/Gmax dengan
regangan geser
rasio redaman dengan regangan geser ,
dapat diperoleh melalui 3 metode yaitu:
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
79/95
11/09/20
Parameter dinamik tanah dapat diperoleh dengan :
1. Uji lapangan menggunakan cara geofisik,yakni melalui ujicrosshole, uji suspension PS logging, dan cara empirik melaluiuji penetrasi standar (SPT) serta uji penetrasi statik (CPT).Dalam metode ini hanya diperoleh kecepatan rambatgelombang geser (Vp dan Vs) dan melalui perhitungan dapatdiperoleh modulus geser pada regangan kecil (Gmax) atausebaliknya.
Uji crosshole dilakukan di dalam lubang bor, di manadiperlukan minimal 2 lubang bor, tetapi dianjurkan dengan 3
lubang bor.
Uji suspension PS loggingdilakukan dalam 1 lubang bor danharus terletak di bawah muka air tanah.
Parameter dinamik tanah dapat diperoleh dengan :
(lanjutan)
2.Uji laboratorium dilakukan menggunakan alatresonant columndan triaxial dinamik. Untukregangan geser kecil (10-3%) digunakan alat triaxial dinamik.
3.Metode empiris yang diperoleh dari literatur.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
80/95
11/09/20
4.5.2.1 Analisis Deformasi Permanen Cara Makdisi -
Seed
Penentuan deformasi permanen dengan metode Makdisi & Seedmenggunakan 2
buah grafik, yaitu grafik hubungan antara Kmax/max dengan Y/H(kiri) dan hubungan
antara Ky/Kmax dengan Uk=U/(Kmax x g x T0) (kanan)
Peninjauan dilakukan pada y = 0,25 h; 0,50 h; 0,75 h dan h, denganmenggunakan kh pada periode ulang sesuai yang disyaratkan. Koefisiengempa rata-rata ks pada y yang berbeda-beda, seperti dijelaskan padapersamaan-persamaan tersebut di atas.
max = percepatan gempa maks di puncak dg. metode Seed-Martin
Y = kedalaman bidang gelincir dari puncak
H = tinggi bendungan
Kmax = percepatan gempa maks. yang bekerja pada titik pusat bid.
gelincir diperoleh dari grafik Gambar 7.1
Ky = diperoleh dengan melakukan analisis stabilitas dengan
menvariasikan Kh, sehingga diperoleh suatu grafik hubungan
antara FK dengan Kh , i pada FK = 1 diperoleh Kh yang samadengan Ky .
Ky > Kmax , tidak ada deformasi permanen.
Ky < Kmax , ada deformasi permanen
U = deformasi permanen dari grafik pada Gambar 7.2
T0 = periode predoman atau periode mode 1
g = gravitasi.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
81/95
11/09/20
Penentuan Percepatan Gempa Maksimum di Puncak
Besarnya percepatan gempa maksimum pada setiap kedalaman Y dan
waktu t menurut Seeddan Martin dapat dinyatakan dengan persamaan
berikut:
Model Seed & Martin dalam formulasi max
Percepatan gempa maksimum di puncak dapat dinyatakandengan persamaan:
.. (7.12)
dengan: San : spektrum percepatan gempa
Percepatan gempa maksimum di puncak bendungan untuk tigamode yang pertama, dapat ditulis sebagai berikut:
1max = 1 (0) Sa1 = 1,60 Sa1 (7.13)
2max = 2 (0) Sa2 = 1,06 Sa2 (7.14)
3max = 3 (0) Sa3 = 0,86 Sa3 (7.15)
Karena nilai-nilai maksimum pada setiap ragam terjadi pada waktuyang berbeda-beda, maka percepatan gempa maksimum di puncakbendungan diambil sebagai akar penjumlahan kuadrat daripercepatan gempa maksimum dari tiga mode pertama.
max = [ (n max )2 ]0,5
nnn Sau )0(max
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
82/95
11/09/20
Prosedur Analisis Deformasi Permanen Cara Makdisi - Seed
Lakukan studi risiko gempa dalam menentukanparameter gempa, untuk memperoleh percepatan
gempa desain di permukaan tanah ad dan Ms padaperioda ulang sesuai dengan kriteria, spektrumpercepatan gempa penormalan Sa/ad denganredaman (damping) D, dan koreksi pengaruh rasioredaman D dengan Cn .
Lakukan berdasarkan hasil analisis stabilitas padaY/H = 0,25; 0,5; 0,75; 1 dengan mengubah-ubahnilai Kh pada bidang longsor kritis dengan databahan t ; dan c. Gambarkan hubungan antaraFK (faktor keamanan) dengan Kh dan tentukanpercepatan gempa Ky (percepatan gempa kritispada FK=1).
Tentukan parameter dinamik bahan Vsmax atauGmax ; gambarkan grafik hubungan antaraG/Gmax dan D dengan regangan geser () darifondasi dan tubuh bendungan sesuai proseduryang ditentukan dalam sub bab 5.4.
Hitung atau taksir nilai Vsmax :1 =2,404Vs/H; T1=2/1 =2,614 Vs/H; Sa1=Cnxad x Sa/ad .....(7.24)
2=5,520 Vs/H; T2=2/2 =1,138 Vs/H; Sa2=Cnxad x Sa/ad .....(7.25)
3 = 8,654Vs/H; T3= 2/3 =0,726 Vs /H; Sa3=Cnxad xSa/ad ........ (7.26)
(rata)ek =0,195x(H/Vs)xSa1 ; dari grafik hubungan antara G/Gmax vs .
Cari nilai G/Gmax pada (rata)ek dan hitung G dan Vs yang baruserta ditulis dalam Gb dan Vsb.
Periksa ketelitian taksiran Vs dengan persamaan((VsVb)/Vs) x 100%. Bila taksiran lebih besar dari5%, ulangi langkah 4 dan 5 dengan menggunakantaksiran Vs = Vb. Sedangkan bila taksiran kurangatau sama dengan 5% dengan hasil perhitungan,
lanjutkan dengan langkah 6. max = [ 2,56 Sa12 + 1,12 Sa22 + 0,74 Sa32 ] 0,5
............. (C.10)
Dari grafik hubungan antara kmax/max dengan Y/H (Gambar 7.1)diperoleh kmax, dengan grafik hubungan antara Uk dengan Ms(Gambar 7.2) diperoleh Uk, sehingga bisa dihitung u=Uk/(kmaxxgxT1).
Deformasi permanen yang terjadi tidak boleh melampaui 50% daritinggi jagaan.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
83/95
11/09/20
Hubungan antara G/Gmax dengan regangan geser (kiri) dan Hubungan
antara rasio redaman D dengan regangan geser, untuk lempung
Hub. antara mod. geser dan kecepatan rambatgelombang geser
Gmax = x V2 smax
G = x V2 s
= t / g
dimana:
Gmax : mod. geser maksimum pada regangan geser < 10-4%;
G : mod. geser pada regangan geser > 10-4%;
Vsmax : kecpt. rambat gelombang geser pada regangan kecil 10-4%;
t : berat volume total;
: kerapatan massa;
g : gravitasi.
Bila Vsmax dan berat volume tanah diketahui, dapat dihitung nilai Gmax.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
84/95
11/09/20
Cara empiris memperoleh modulus geser Gmax
Modulus Geser Maksimum (G 0) vs NSPT
0,0E+00
5,0E+04
1,0E+05
1,5E+05
2,0E+05
2,5E+05
3,0E+05
3,5E+05
4,0E+05
4,5E+05
5,0E+05
0 10 20 30 40 50 60 70
NSPT
ModulusGeserMaksimum,
G
0(kN/m2)
Imai-Yoshimura(semua jenis tanah) Ohba-Toriumi (tanah alluvium)
Ohsaki-Iwasaki (semua jenis tanah) Hara (tanah Kohesif)
Imai (semua jenis tanah)
Metode Seed dan Idriss (1970)
Untuk tanah pasir dan kerikil :Berdasarkan kumpulan data hasil uji laboratorium Seeddan Idriss,
G =1000 x K2 x (m)0,5
Gmax =1000 x K2max x (m)0,5
m = (1 + 2 Ko) v
dimana:
G : modulus geser tergantung kepadatan relatif (psf);Gmax : modulus geser maksimum tergantung kepadatan relatif (psf);
K2 : konstanta tergantung regangan geser dan kepadatan relatif;
K2max : konstanta maksimum pada =10-4% dan kepadatan relatif;
m : tegangan efektif rata-rata (psf);
v : tegangan vertikal efektif (psf);
Ko : tekanan tanah dalam keadaan diam.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
85/95
11/09/20
Hubungan antara G/Gmax dengan regangan geser (kiri) dan Hubungan
antara rasio redaman D dengan regangan geser, untuk lempung
Hubungan antara rasio redaman D dengan regangangeser untuk pasir
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
86/95
11/09/20
Hubungan antara G/Gmax dengan regangan geser (kiri) dan Hubungan
antara rasio redaman D dengan regangan geser, untuk lempung
Deformasi permanen versus rasio percepatan gempa kritis dan
percepatan maksimum rata-rata pada bendungan urugan (Makdisi
dan Seed, 1978)
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
87/95
11/09/20
4.5.2.2 Analisis Respons Dinamik
Bendungan dibagi dlm 2 kelompok : H 15 m danH > 15 m. Setiap ketinggian dibagi lagi menurutnilai percepatan gempa maksimumnya, yaitu ad 0,25 g dan ad > 0,25 g.
Analisis dilakukan pada 2 tingkat gempa, yaitua) tingkat gempa dengan persyaratan tanpa
kerusakan, dan persyaratannya diperkenankanada kerusakan tanpa keruntuhan.
Pada persyaratan tanpa kerusakan untuk kelasrisiko I, II, III, IV; untuk H 15 m dilakukan dengancara Ea, sedangkan untuk H > 15m analisisdilakukan dengan cara Eb .
4.5.2. Analisis Respons Dinamik (lanjutan)
b) Tingkat gempa dengan persyaratan diperkenankanada kerusakan tanpa keruntuhan untuk kelas risikoI, II, III, IV;
Untuk H 15m dilakukan dengan proses yangtergantung pada percepatan maksimum ad , yaitu:
ad 0,25 g, analisis dilakukan dengan cara Ea ; ad > 0,25 g, analisis dilakukan dengan cara Ec ;
Untuk H > 15 m dilakukan dengan proses yangtergantung pada ad yaitu:
ad 0,25 g, analisis dilakukan dengan cara Eb; ad > 0,25 g, analisis dilakukan dengan cara Ec .
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
88/95
11/09/20
Prosedur analisis stabilitas akibat beban gempa
Kelas Risiko Tinggi bendungan
H15m
Tinggi bendungan
H>15m
ad 0,25g ad > 0,25g ad 0,25g ad > 0,25g
Persyaratan tanpa kerusakan (OBE) :
I
II
III
IV
EaEaEa
Tidak ada
EaEaEa
Tidak ada
EbEbEbEb
EbEbEbEb
Persyaratan diperkenankan ada
kerusakan tanpa keruntuhan(MDE) :
I
II
III
IV
EaEaEa
Tidak ada
EcEcEc
Tidak ada
EbEbEbEb
EcEcEcEc
Catatan :
Ea = analisis menggunakan cara koefisien gempa dengan persamaan (6.2) dan (6.3)Eb = analisis menggunakan cara koefisien gempa termodifikasi dengan persamaan (6.2), (6.5) dan (6.6).
Ec =analisis dilakukan secara bertahap; dimulai dengan menggunakan cara koefisien gempa
termodifikasi. Bila FK 1,00 perlu dilanjutkan dengan analisis deformasi permanen menggunakan
cara Makdisi-Seeddengan syarat deformasi tidak melebihi 50% dari tinggi jagaan. Bila masih tidak
memenuhi, perlu dilanjutkan dengan analisis respons dinamik menggunakan cara elemen hingga.
Perhitungan/Analisis
Data yang diperlukan dalam perhitungan analisisdinamik bendungan terdiri dari data geometri bendungan(tinggi, h), data material (,c), data umum elevasi, datagempa (besaran gempa M, periode ulang T, percepatangempa dasar ad, koefisien gempa kritis Ky, kedalamanpusat lingkaran gelincir z).
Dalam penentuan deformasi permanen dengan metode
Makdisi & Seed tersedia dua buah grafik, yaitu grafikhubungan antara Kmax/max dengan Y/H danhubungan antara Ky/Kmax dengan Uk = U/(Kmax x g xT0).
Parameter yang diuraikan, max adalah parameter yangdihitung secara iteratif dengan menggunakan cara Seed& Martin.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
89/95
11/09/20
Kemudian lakukan perhitungan sbb:
Modulus geser Gmax = smax, di mana Vsmax =cepat rambat gelombang geser maksimum).Lihat metode Seed & Idriss (1970).
Vs dihitung dengan cara iterasi dan coba-coba,sehingga diperoleh G/Gmax = (Vs/Vsmax).
Berdasarkan periode predominan (Ts) yangdihitung dan hasilnya G/Gmax, ditentukanregangan geser dan redaman sesuai jenistanahnya.
Bila redaman 5 %, dilakukan koreksi denganfaktor Cn sesuai prosedur dan rumus terkait. Menghitung frekuensi alamiah dan periode
ulang (T).
Menentukan nilai ragam percepatan gempa penormalan sesuaidengan periode predominan (Ts) dan dikoreksi dengan Cn.
Menghitung percepatan gempa maksimum (Umax) di puncakbendungan untuk 3 periode pertama.
Menghitung regangan geser rata-rata ekivalen , G/Gmax dan Vs.
Membandingkan hasil Vs ini dengan Vs dari perhitungan awal,maka perhitungan Umax dapat digunakan untuk menghitungdeformasi pada bidang longsoran kritis. Bila tidak, perhitungandiulangi dengan coba-coba Vs diambil sama dengan hasilperhitungan akhir dan seterusnya.
Bila Vs sudah diperoleh, dihitung Kmax dari grafik hubungan antaraz/h dan Kmax/Umax, sehingga Kmax = (z/h) Umax .
Deformasi bendungan dapat diperoleh dengan menggunakanpersamaan U = U (Kmax g To)/Kmax g T1 , di mana To =T1.
Apabila deformasi < tinggi jagaan, bendungan masihmemenuhi syarat. Namun, bila deformasi > tinggi jagaanharus dilakukan perhitungan ulang mulai dari analisisstabilitas pseudostatik termodifikasi.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
90/95
11/09/20
Analisis Tegangan dan ReganganDengan Metode Elemen Hingga
No. Program Kemampuan Keterangan
1 Plaxis 8.2. Menghitung tegangan dan
regangan baik waktu
pembangunan maupun waktu
terjadi aliran langgeng , untuk
menilai apakah bendungan stabil
atau tidak dari kontour
/max < 1
(stabil)
Rembesan dapat
dilakukan dalam
program
2 Sigma-w Sama dengan 1., hasil analisis
dapat dipakai oleh Slope-w untuk
analisis stabilitas
Rembesan
dilakukan dengan
Seep-w
Likuifaksi
Proses transformasi setiap material padat
menjadi cair (pasir lepas & jenuh).
Peningkatan tekanan pori dari tanah pasiran
menyebabkan reduksi kekuatan
geser,bahkan hilang sehingga menyerupaicairan kental (viscous fluid)
Diikuti oleh timbulnya penurunan
tanah,didihan pasir,puntiran,retakan dll.
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
91/95
11/09/20
Likuifaksi (lanjutan)
Resiko :
a)Keruntuhan daya dukung setempat
b)Penurunan berlebihan
c)Amblesan
Perkiraan Likuifaksi :
a)Umur & asal Geologi
b)Kadar butiran halus dan Indeks Plastisitas
c)Penjenuhan
d)Kedalamane)Perlawanan penetrasi tanah ( N SPT 30-60)
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
92/95
11/09/20
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
93/95
11/09/20
Bagan Alir stabilitas bendungan dengan Gempa
Bagan alir metode analisis
Studi kegempaan.
1. Penyelidikan kondisi geologi regional2. Sejarah kejadian gempa3. Kondisi geologi regional4. Penentuan fungsi attenuasi5. Penentuan M, R, kedalaman gempa,
percepatan gempa untuk periode ulang(deterministik, probabilistik atau petagempa)
Penyelidikan geoteknik:
1. Pemboran, uji lapangan , uji laboratorium2. Tentukan parameter desain material dan fondasia) n , sat, uu, cuu, , cu, ccu (stabilitas statik)b) k (analisis rembesan)c) Gmax, hubungan G/Gmax dan D dengan regangan
(analisis stabilitas dinamik)
Desain bendungan :1) Jenis urugan dan geometri bendungan2) Isi waduk, muka air normal, muka air banjir, tinggi jagaan
Lakukan analisis stabilitas statik pada kondisi1. Waktu pembangunan2. Rembesan tetap (steady seepage)
3. Surut cepat4. Jangka panjang
FK> FKminRubah geometriTidak
2Ya
Bagan Alir stabilitas bendungan dengan Gempa2
Persyaratan tanpa kerusakkan (OBE)Sesuai kelas bendungan dengan Ttentukan ad,, , Kh = ad/g
Persyaratan diperkenankan adakerusakkan tanpa keruntuhan (MDE),Sesuai kelas bendungan dengantentukan ad, Kh = ad/g
Lakukan analisis stabilitas dinamik denganmetode koef gempa termodifikasi paday/h = 0,25; 0,5 ; 0,75 dan 1 (udik +hilir)Dimana K ditentukan denganK0 = 0,5 x KhUntuk 0 < y/h < 0,4
K = K0 x (2,5-1,85x (y/h))Untuk 0,4 < y/h < 1,0K = K0 x (2,0-0,60 x (y/h))
Hitung stabilitas lereng denganProgram komputer pada y/h=0,250,5 ;0,75; 1
FK1 SelesaiYa
Analisis dinamik
Tidak
3
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
94/95
11/09/20
Bagan Alir stabilitas bendungan dgn Gempa
3
Analisis alihan tetap denganCara Makdisi-Seed
Alihan < 0,5tinggi jagaan
Selesai
Ya
Analisis respons dinamik denganCara Satu dimensi Ekivalen
program SHAKEMdan hitung alihan tetap
Analisis respons dinamikCara 2 dimensi Ekivalen
Quake/W, Flush, Quad-4dan hitung alihan tetap
Tidak
10-02
7/26/2019 3. Analisis Stabilitas.pdf
95/95
11/09/20
H...a...t...u...r
N...u...h...u...n